JPH04505395A - 調波歪みのないコンバータ用給電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 調波歪みのないコンバータ用給電装置 技術分野 本発明は交流幹線から給電され、その出力に加えられる負荷が例えば螢光放電灯 のようなりアクドル形あるいは非線形インピーダンスを有するものであっても電 圧と完全に同相となった完全な正弦波電流のみをとり出すことの出来る電子コン バータを形成するために用いられる手段に関する。

背景技術 この種の装置、特に南アフリカ特許８２／３８１９゜８２／３９６８．８２／７ ８１１および８２／８７０９並びにオーストラリア特許８４１００１８４および ドイツ特許３１　１２２８１および３３　１２５７５に示される装置ではそのよ うな構成が示されている。

そのような装置はしばしば実用化が複雑であり幹線の調波電流の排除を最少にし うるにすぎず、特に幹線電圧の標準化された変動が検出されるときあるいは出力 負荷が特定の形に正確に分類しえないときに完全に正弦波である入力端子の要求 を満たすことは出来ない。

かくして、そのような装置は、非常に正確で特定された条件のもとて幹線の調波 電流の排除を支配する、無理のない標準に従うことの出来る一時的な手段にすぎ ない。

これらの装置は、簡単なランプのような抵抗性、モータのような誘導性、安定化 電源の整流回路のような容量性、螢光ランプのような非線形性等の任意の形式の 負荷を幹線からの電流を著しく歪ませることなく受け入れることが出来ない。

発明の開示 本発明の装置は、特に、螢光照明の場合におけるように多数のユニットを含む設 備の問題のときに、そのような装置の一般的使用を制限するようなこれら欠点を 克服するものである。

この装置は構成が簡単であり、国際規格は一１０％から＋１０％であるが、定格 値の一６０％から＋３０％までの入力電圧範囲にわたり幹線において排除しうる から調波電流を実用上完全に排除する。さらに、この装置はその出力に、幹線か らの電流の認知しつる歪みを生じさせることなく、抵抗性、誘導性、容量性また は非線形性の、任意の負荷を受け入れることが出来る。

これを実現するために、装置による装置は電子チョッパコンバータを含み、この コンバータのバイアスされた入力は、幹線電流供給線により直列に充電可能であ ると共にこのコンバータの入力にまたがり並列に放電可能な少なくとも２個のコ ンデンサにより形成されるバッファ回路で分流され、このバッファ回路自体の負 荷は、出力信号の加算がこのバッファ回路へのレベルと上記コンバータの入力と に生じるように装着された２個の整流回路である。第１整流回路の入力は交流幹 線から給電され、第２整流回路の入力は上記コンバータの出力に生じる高周波エ ネルギーの一部で給電される。これら整流回路の共通点はその点とこのコンバー タの入力端子間に接続するコンデンサにより分離された高周波である。

整流された低周波幹線電流とバッファ回路に加えられる整流された高周波電流の 加算により、幹線から正確な正弦波電流のみをとり出しそしてコンバータの出力 に、それに接続される負荷のいかんに拘らず、幹線で損失される電力が装置の変 換電力を越えない程度に減少されたリップル率のみを有する高周波電流を与える ことが出来る。

発明を実施するための最良の形態 図１に示す本発明の装置の実施例においては、幹線からとり出された電流は、２ 個の対称インダクタンス２ａと２ｂにより形成されるＨＦフィルタを介して整流 ブリッジのバイアスされない入力に接続する端子１ａと１ｂの間に加えられ、こ の整流ブリッジのバイアスされた出力は第２整流ブリツジ４のバイアスされた出 力と直列に接続し、このように形成される直列回路に適当にバイアスされた電流 が自由に流れうるようになっている。このバイアスされた直列回路はコンバータ １０の入力端子９ａと９ｂを充電し、これらの間には上記整流回路により直列に 充電されそしてコンバータ１０の入力にまたがり並列に放電しうる任意の数の適 当にバイアスされたコンデンサを含むバッファ回路が接続する。この例では使用 されるコンデンサの数は５個であり、５ａ、５ｂ。

５ｃ、５ｄ、５ｅで示しである。これらコンデンサは適当にバイアスされたダイ オード６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを通じて整流回路３．４により直列に充電される 。これらダイオードの夫々は上記コンデンサの内の２個を直列に接続している。

このように直列に充電されるコンデンサの夫々が端子９ａと９ｂ間で放電しうる ように、２組の直列となった適当にバイアスされるダイオード７ａ。

７ｂ、７ｃ、７ｄと８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが用いられ、これらダイオードがこ の機能を与える。かくしてコンデンサ５ａは、直列となって適当にバイアスされ たダイオード８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを通じて放電する。コンデンサ５ｂはタイ オード７ａ、８ａ、８ｃ、８ｄを通じて放電し、コンデンサ５Ｃは、ダイオード ７ａ、７ｂ。

８ｃ、８ｄを通じて放電し、コンデンサ５ｄはダイオード７ａ、７ｂ、７ｃ、８ ｄを通じて放電する。コンデンサ５ａについてはダイオード７ａ、７ｂ、７ｃ、 ７ｄを通じて放電する。

このように交流幹線電流がこれらコンデンサを直列に同期的に充電し、そしてこ れらコンデンサはコンバータ１０の入力端子間で並列に放電し、がくしてこのコ ンバータの動作が開始する。

上記の動作により、コンバータ１ｏはその出力端子１１ａと１１ｂの間に、適当 な振幅の信号を出し、これが整流器４のバイアスされない入力に加えられ、それ により変換された高周波エネルギの一部が整流器４の出力で整流されそして幹線 電圧の、それ自体整流されたエンベロープに加えられる。かくして、端子１１ａ とｌｌｂの間からとられる高周波エネルギのレベルを適当に分けることにより、 コンバータ１０の端子９ａ、９ｂ間に加えれらる電圧の殆ど完全な平滑化が得ら れ、コンバータ１０がその出力端子１２ａと１２ｂ間に、負荷がリアクティブで あって、誘導性、容量性あるいは更に広義に非線形であっても小さい低周波変調 率を有する高周波電流を出すことが出来る。

端子９ａまたは９ｂと整流器３と４の共通点との間に接続するコンデンサ１３は この共通点の高周波分離を行う。

この装置の重要な利点は、コンバータ１ｏのリップルの少い給電が可能であり、 大きい電解コンデンサを幹線から直接充電するのではなく広い入力電圧範囲およ びコンバータｌＯの出力に接続するインピーダンスの広い変動範囲にわたり完全 に正弦波となった電流をそこからとり出すのみであるということである。更に、 この装置は特表平４−５０５３９５　（３） コンデンサ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅにより形成されるバッファ回路が端子 ９ａと９ｂの間に生じうるすべての高周波寄生成分を排除するすぐれた手段を表 わす程度に対し有利であるという点で直流回路網と両立しうる。

事実、不連続なまたは交番する寄生信号が端子９ａまたは９ｂにあるとすれば、 この信号はコンデンサ５ａまたは５ｂの小さいインピーダンスを通じて、夫々ダ イオード６ａと８ａまたは６ｄと７ｄにより形成されるダブラ−整流回路に加え られ、それによりこの寄生成分がコンデンサ５ｂまたは５ｄの直流充電の増加に 変換されることになる。それ故そのような装置はコンデンサ１０のスイッチで寄 生成分のすべてを排除するものであり、この排除を行わないとそれは幹線にもど されることになる。

そのため、インダクタンス２ａと２ｂのりアクタンスはコンデンサ５ａと５ｂの それと比較して大きく、高周波寄生成分が回線に再注入されないようにしている 。

図２に示す実施例は「電子的バラスト」と一般にょばれる螢光管用の電源装置の 構成に特に適したものである。

この装置の一般的な構造は上記の実施例と同じであるが、バッファ回路を形成す るコンデンサの数が２個のコンデンサ５ａと５ｂに限られ、高周波整流回路がコ ンデンサ５ａと５ｂを充電するダイオード６ａがダイオード１４ａと１４ｂに分 離されている点で異なる。ダイオード１４ａと１４ｂはダブラ形に接続され、そ の入力には変圧器１６の１次巻線１１の人力１１ａからの高周波が入り、この変 圧器はトランジスタ１７ａと１７ｂと共にここに示すコンバータ１０にのみ存在 する。ダイオード１４ａと１４ｂの接続点はコンデンサ１８に接続し、このコン デンサの値は、１次巻線１１と共に形成される発振回路の共振同周波数が２次巻 線１２とコンデンサ１９からなる発振回路の並列共振周波数に非常に近くなるよ うに選ばれている。かくして、出力端子１２ａと１２ｂの間の負荷が出力におけ る電力ドレンの変化に対応して大きく変化するインピータンスを有し、それ故こ れら発振回路がそれに同調する場合には、過剰なエネルギーが１次巻線１１の端 子間、特にコンデンサ１８の端子間にたまり、これがダイオード１４ａと１４ｂ により形成される電圧ダブラを充電し、高周波エネルギが再び直流エネルギに変 換されこの直流エネルギが適当にバイアスされたダイオード７ａと７ｂを介して コンデンサ５ａと５ｂに夫々回復されることになる。

この実施例において、整流された幹線電圧への加算により端子９ａと９ｂ間に生 じる整流された電圧を平滑化するための高周波エネルギーは１次巻線１１の端子 １１ａとｌｌｂ間からとり出される。このため、出力１１ｂは、出力１１ｂとダ イオード４ａ、４ｂにより形成される電圧ダブラの入力との間に接続するコンデ ンサ１５が端子９ａと９ｂの電圧の平滑化に正確に適用される幹線電圧に加えて 電圧をとり出すように１次巻線１１に適当に位置ぎめされる。また高周波リアク タンスの調整の可能なコンデンサ１５の値を適当に選ぶことにより人力に再注入 される上記付加的電圧の振幅を分割することも可能である。

この回路の他の部分は前述したものと同じである。コンデンサ５ａ、５ｂは幹線 整流器３のバイアスされた出力により適当にバイアスされたダイオード４ａ、４ ｂを介して直列に充電される。整流器３はダイオード４ａ。

４ｂからなるダブラブリッジのバイアスされた出力と直列となっている。コンデ ンサ５ａ、５ｂの端子９ａ。

９ｂにまたがる並列放電はダイオード８ａと７８により夫々生じる。

有効な変換されたエネルギーは変圧器１６の２次側を示す端子１２ａ、１２ｂ間 に与えられる。

この実施例ではダイオード４ａ、４ｂからなるダブラブリッジは任意の数の段を 有するポンプ整流器または１段の整流器で置き換えることが出来、それに出力１ １ａ。

１１ｂに対応する巻線は１次巻線１１とは無関係とすることができる。同様に、 ２次巻線１２は１次巻４１１１から分離しないように、変換器１６を自己変圧形 としてもよい。

産業上の利用分野 本発明の装置は殆んどのコンバータ構造に関連して用いることが出来る。この装 置はそのようなコンバータに交流回路網から、幹線からの電流の力率を変えたり あるいは大きな調波歪みを与えることなく、リップルの小さい整流された電流を 供給することが出来る。更に、コンバータ１０により変換される平均電力の限界 内でこの装置は誘導性、容量性または更に広義にはその出力に対し非線形の、任 意の負荷を幹線からの電流の特性を大きく変えることなく接続しうる。

本発明の装置は電子的バラスト、電子的変圧器、安定化電源等の電子的コンバー タ用の経済的且つ信頼性の高い電源を必要とするすべての場合に使用することが できる。

明らかなようにそして前述したことにより、本発明は適用モードおよび前記の特 別の実施例に限定されるものではなく、それらのすべての変形を含むものである 。

特表平４−５０５３９５　（４） 補正書の翻訳窒櫓出書（情許法第１８４冬の７第１項）請求の範囲 １．　（補正）出力に接続する適当な平均インピーダンス負荷の固有の特性が何 であっても、配電回信網から電圧と同相の実質的に正弦波である電流のみを電子 的コンバータ１０にとり出し供給しうるようにするための装置であって、上記コ ンバータ１０の入力９ａおよび９ｂ間が少なくとも２個のコンデンサ５ａと５ｂ を含むバッファ回路に接続し、これらのコンデンサの直列充電が、直列に接続し そして適当にバイアスされた２個の整流手段１４ａおよび１４ｂを介して整流さ れた幹線から与えられ、上記手段１４ａと１４ｂの共通点がコンデンサ１８と１ 次側巻線１１の入力に接続し、これらコンデンサ１８と１次巻線１１がコンデン サ１９とそれに関連する２次巻線１２により形成される発振回路に近い共振周波 数を有する発振回路を形成し、出力に加えられる負荷のインピーダンス変化が高 い効率をもって上記コンデンサ５ａおよび５ｂによる直流電流の回路をもたらし 、上記コンデンサの充電が、上記コンバータのスタートアップ後にその出力から とり出されて整流手段４による整流後に、整流手段３により整流され幹線電圧に 加えられる高周波エネルギーの一部により完了されるごとくなったことを特徴と する装置。

２、　前記整流手段３および４のバイアスされた出力特表平４−５０５３９５　 （５） が直接に接続され、高周波分離コンデンサ１３が上記直列回路の共通点と前記端 子９ａ又は９ｂの一方との間に接続されることを特徴とする請求項１記載の装置 。

３、　前記整流手段４は少なくとも２個の適当にバイアスされたダイオード４ａ および４ｂを含む電圧マルチプライヤ形のものであり、そのバイアスされない入 力が出力変圧器１６のタップｌｌａに接続するコンデンサ１５の１次側のタップ １１ｂに接続するコンデンサ１５により給電されることを特徴とする請求項２記 載の装置。

国際調査報告 １ｍｍ１＋＝＊ｊｌＡ）、ｌｌ＋ｙ１ｍＮ。ＰＣＴ／ＥＰ９０１０１１７９国際 調査報告 ＰＣＴ／Ｅ：’　９０７０１１７９

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．出力に接続する適当な平均インピーダンス負荷の固有の特性が何であっても 、配電回信網から電圧と同相の実質的に正弦波である電流のみを電子的コンバー タ１０にとり出し供給しうるようにするための装置であって、上記コンバータ１ ０の入力９ａおよび９ｂ間が少なくとも２個のコンデンサ５ａと５ｂを含むバッ ファ回路に接続し、これらコンデンサの直列充電がこれらコンデンサの直接放電 を防止する整流手段６ａを介して整流された幹線から与えられ、そのような放電 が適当にバイアスされた整流手段７ａと８ａを通じて入力端子９ａと９ｂにまた がり上記コンデンサの夫々について並列に行われ、上記コンデンサの充電が上記 コンバータのスタートアップ後にその出力からとり出されて整流手段４による整 流後に、整流手段３により整流された幹線電圧に加えられる高周波エネルギの一 部により完了されるごとくなったことを特徴とする装置。
2. ２．前記整流手段３と４のバイアスされた出力が直列に接続され、高周波分離コ ンデンサ１３が上記直列回路の共通点と前記端子９ａと９ｂの一方の間に接続さ れることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. ３．前記整流手段４は少なくとも２個の適当にバイアスされたダイオード４ａと ４ｂを含む電圧マルチプライヤ形のものがあり、そのバイアスされない入力が出 力変圧器１６のタップ１１ａに接続するコンデンサ１５の１次側のタップ１１ｂ に接続するコンデンサ１５により給電されることを特徴とする請求項２記載の装 置。
4. ４．前記整流手段６ａは、直列に接続しそして適当にバイアスされた２個の整流 手段１４ａと１４ｂで置き換えられ、手段１４ａと１４ｂの共通点がコンデンサ １８と前記１次側１１の入力に接続し、これらコンデンサ１８と１次巻線１１が ヨンデンサ１９に関連する２次側１２により形成される発振回路に近い共振周波 数を有する発振回路を形成し、出力に加えられる負荷のインピーダンス変化が高 い効率をもって前記コンデンサ５ａと５ｂによる直流電流の回復をもたらすごと くなったことを特徴とする請求項１ないし４に記載の装置。